2011数控技术第二章数控加工编程基础

1、Henan Polytechnic University,主 讲：秦 歌 答疑时间：周二晚J202A 机械与动力工程学院 2012-03,数 控 技 术,School of Mechanical and Power Engineering,第二章 数控加工编程基础,工艺分析,数控加 工程序,工序卡,传统加工,数控加工,传统加工与数控加工的比较图,第一节 概述,第一节 概述,一、数控编程的基本概念 数控编程：将零件的工艺过程、工艺参数(F、S、T)、刀具位移量与方向以及辅助动作（换刀、冷却、夹紧等），按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编写加工程序单（相当于普通机床加工的工艺过程卡）

2、，再将程序单中的全部内容记录在控制介质上（如穿孔带、磁带等）然后输给数控装置，从而指挥数控机床加工。这种从零件图纸到制成控制介质的过程称为数控编程。 加工程序是数控机床可以进行加工的主要原因，数控加工程序的编制是数控加工中的重要环节。,图纸工艺分析： 分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，选定数控机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。 确定加工方法 加工路线的设计 加工工序内容设计,这些工作与普通机床加工零件时工艺规程的编制基本上是相似的，但也有自身的一些特点。,第一节 概述,二、数控编程内容,按已确定的加工路线和允许的零件加工误差，计算

3、出所需的输入数控装置的数据，称为数值计算。数值计算主要内容：在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹的坐标值。 根据零件形状和加工路线设定坐标系，算出零件轮廓相邻几何元素的交点或切点坐标值，当用直线或圆弧逼近零件轮廓时，需要计算出其节点的坐标值，以及数控机床需要输入的其他数值。,数值计算（刀具运动轨迹坐标数值计算）,第一节 概述,二、数控编程内容,编制零件加工程序单 加工路线、工艺参数及刀具运动轨迹确定以后，编程人员可以根据数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序单。此外，还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表等。,第一节 概述,二、数控编程内容,

4、制备控制介质 将程序单上的内容记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。 零件加工程序的输入方式：穿孔纸带、磁盘、磁带、手工输入。,第一节 概述,二、数控编程内容,程序的校验和试切 所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，才能用于正式加工。一般采用空走刀校验、空运转画图校验以检查机床运动轨迹与动作的正确性。,常用的校验和试切方法： 平面轮廓零件：在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图。 空间曲面零件：用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切，以此检查程序的正确性。,第一节 概述,二、数控编程内容,第一节 概述,在具有图形显示

5、功能的机床上，用静态显示（机床不动）或动态显示（模拟工件的加工过程）方法，则更为方便。 上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件加工误差。首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。 当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。,二、数控编程内容 程序的校验和试切,第一节 概述,手工编程： 概念： 整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）。 特点： 几何形状不太复杂的零件； 经济、及时； 程序段不多，采用

6、手工编程容易完成； 在点位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工。,三、数控编程的方法手工编程和自动编程,第一节 概述,三、数控编程的方法手工编程和自动编程,自动编程：编程自动化是当今趋势。 概念： 利用“数控语言”编写“零件源程序”，经自动编程系统软件编译运行，并根据选定的数控机床控制系统的特定要求进行“后置处理”，生成“目标程序”，制成加工介质（如：纸带、磁盘）或工艺文件，这一过程称为“自动编程” 。 根据编程信息的输入和计算机对信息的处理方式的不同，可以分为语言式自动编程和图形交互式自动编程。 适用范围： 形状复杂的零件，特别是非圆曲线、列表曲线或曲面的零件; 虽不复杂但编程工作量很大的零件（

7、如有数千个孔的零件）; 虽不复杂但计算工作量大的零件(如轮廓加工时，非圆曲线的计算),第二节 编程的基础知识,第二节 编程的基础知识,一、程序结构 程序的构成： O0200 N001 G90 G01 X200 Y300 F15 S32 T01 M03； N002 G00 X0 Y0 M02； 构成： 符号 字 程序段 程序 程序段格式： 固定顺序程序段、表格顺序程序段、字地址程序段,程序段,程序名 (O, %, P),程序字,固定顺序程序段格式 最早的编程格式，主要用于点位控制的机床。在程序段中，各字的顺序和各字的字符数都是固定的。程序段中各字的地址可不写，但坐标位置无位移时也需写入“0”。,

8、列表顺序程序段格式(带分隔符的固定顺序) 在固定顺序程序段格式的字与字之间加上一个分隔符组成。若本段程序某字与上一程序段同，数据可省略，而保留分隔符。,常用地址码及其含义,字地址程序段的一般格式： N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ ; 程序段 准 备 尺寸字 进 给 主轴转速 刀 具 辅 助 程序段 序号字 功能字 功能字 功能字 功能字 功能字 结束符,第二节 编程的基础知识,二、 数控机床的坐标系,坐标轴及运动方向的规定：编程、维修和使用方便，通用性 ISO标准坐标： 标准坐标系： “右手直角笛卡儿坐标系” 右手螺旋法则 回转坐标系：绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别

9、用A.B.C表示，轴相互关系由右手螺旋法则而定。 正方向：刀具远离工件的方向为坐标轴正方向。,第二节 编程的基础知识,1.机床坐标轴确定方法： 先确定Z轴，再确定X和Y轴 Z坐标轴的确定 标准规定：平行于机床主轴，刀具远离工件的方向为正。 若没有主轴(如牛头刨床)或者有多个主轴（龙门铣床），则选择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 若主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标； 若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。,第二节 编程的基础知识,1.机床坐标轴的确定方法： X坐标轴的确定 标准规定：水平、垂直于Z轴、平行于工件的夹

10、装面 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。 Z轴水平（卧式）：从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。 Z轴垂直（立式）： 单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边； 双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。 在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。,第二节 编程的基础知识,1.机床坐标轴的确定方法： Y坐标 利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。 右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。 右手螺旋法

11、则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。,第二节 编程的基础知识,1.机床坐标轴的确定方法：总结 Z轴：平行于机床主轴，刀具远离工件的方向为正； X轴：与Z轴垂直，一般为水平方向，并与工件装夹面平行； Y轴：根据X、Z轴，由笛卡儿原则确定。,正 方 向,工件旋转的机床：刀具远离工件的方向为坐标轴正方向（如车床、磨床）,刀具旋转的机床,Z轴水平：由主轴尾端向工件看，右为正（如：卧铣床、镗床）,Z轴垂直：面对刀具主轴向立柱看，右为正（如：立铣床、插齿机）,第二节 编程的基础知识,常见机床的坐标轴确定,立式数控铣床,第二节 编程的基础知识,常见机床的坐标轴确定,卧式数控铣床,Z轴水平（卧式

12、），则从刀具主轴后端向工件看时，X坐标的正方向指向右边。,第二节 编程的基础知识,常见机床的坐标轴确定,卧式车床,在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。,第二节 编程的基础知识,常见机床的坐标轴确定,Z轴垂直（立式）： 双立柱机床(龙门机床)， 面向刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。,龙门数控铣床,+Y,第二节 编程的基础知识,注意： 编程坐标轴： 刀具与工件是一对相对运动。为方便，一律假定工件不动，全部用刀具运动的坐标系编程。这样便可以使编程人员在不知道刀具是移近工件、还是相反的情况下，都能正确地进行

13、编程。 附加坐标轴： 平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U.V.W表示。 统一规定坐标系：工件不动，刀具运动 其运动方向用不加“ ”字母，如+X，则表示刀具相对于工件的运动指令。用加“ ”字母，如+X，表示工件相对刀具的运动指令。二者表示的运动方向相反。对于编程人员只考虑不加“ ”的运动方向，对于机床制造者，则需要考虑带“ ”的运动方向。,第二节 编程的基础知识,2.机床坐标系与工件坐标系 1）机床坐标系 机床坐标系与机床原点及机床参考点 机床坐标系：数控机床安装调试时便设定好的固定坐标系，并设有固定的坐标原点，就是机床原点（机械原点）；是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。 机床原点

14、：数控机床进行加工运动的基准参考点，唯一性。,注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。,第二节 编程的基础知识,机床参考点：也称机床零点，用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。是机床坐标系中一个固定不变的极限点，是机床各运动部件的回零点，相对于机床原点来讲是一个已知固定值。对数控铣床、加工中心而言，机床参考点与机床原点重合，一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上；对数控车床，机床原点取在卡盘右端面与旋转中心线的交点之处，机床参考点在车刀退离主轴端面和旋转中心线最远的某一固定点。,第二节 编程的基础知识,2）工件坐标系与工件原点（编程坐标系） 工件原点：为编程方

15、便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合； 工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算； 工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。,注意：现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行切换。,第二节 编程的基础知识,2）工件坐标系与工件原点 工件原点的设置一般应遵循下列原则： 工件原点选在工件图形的尺寸基准上，以利于编程； 工件原点尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面上；可提高工件的加工精度和一致性。 工件原点最好选在工件的对称中心上； 要便于测量和检验。,注意：设定编程坐标系

16、时，假定工件固定不动，用刀具运动的坐标系来编程。,第二节 编程的基础知识,3）机床坐标系与工件坐标系的关系 机床坐标系与工件坐标系的相应坐标轴一般相平行，方向也相同，但原点不同。 工件原点与机床原点间的距离称为工件原点偏置，加工时，这个偏置值需预先输入到数控系统中。 (G92/G54),第二节 编程的基础知识,第二节 编程的基础知识,3.绝对坐标系和增量坐标系 绝对坐标系：所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编程指令称为绝对指令。绝对坐标常用X、Y、Z代码表示。 增量坐标系：运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标常用U、V、W

17、代码表示。,如图，加工直线AB，在绝对坐标系中表示B点坐标值：XB30，YB50；在增量坐标系中表示B点坐标值为：UB20，VB30。,第二节 编程的基础知识,4.对刀点 概念：在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”。 选择原则： 在机床上找正容易，加工中检查方便; 要便于数学处理和简化编程; 有利于提高加工精度，引起的加工误差小。 注：对刀点可选在零件上或零件外，应与零件的定位基准有一定的尺寸关系。尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。,4.对刀点 若对刀精度要求不高时，可直接选用零件上或夹具上的某些表面作为对刀面。

18、 对刀点即是程序的起点又是程序的终点。因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点的坐标值（x0，y0）来校核。 若对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重合。 对刀点往往就选在零件的加工原点。,工件对刀示意图,第二节 编程的基础知识,5.刀位点 刀具的定位基准点，用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。立铣刀指刀具轴线与刀具底面的交点，球头铣刀指球头铣刀的球心，车刀指刀尖，钻头指钻尖。,第二节 编程的基础知识,6.换刀点 “换刀点”是指刀架转位

19、换刀时的位置。 选择原则：该点可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如车床）。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其他部件为准。其设定值可用实际测量方法或计算确定。,第二节 编程的基础知识,7.最小设定单位和编程尺寸表示法 最小设定单位：即数控机床的最小位移量（最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量（步进电机），是指数控机床的最小移动单位，是数控机床的一个重要技术指标（一般为0.00010.01mm）。 脉冲当量：对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的运动量。 编程尺寸表示法：两种表示法 以最小设定单位为最小单位来表示;

20、最小设定单位为0.01mm； 以毫米为单位，以有效位小数来表示; 如：X=524.295mm，Y=36.52mm，最小设定单位为0.01mm，则： 1 法表示：X52430 Z3652 2 法表示：X524.30 Z36.52,第二节 编程的基础知识,三、功能代码简介 常用编程指令主要用来描述机床的运动方式、加工类别、主轴的启停、冷却液的开关、主轴转速、进给速度、刀具选择等。(G M F S T X Y Z ) 代码： 是文字、数字、符号以及它们组合的总称，又称指令。它是程序的最小单元。 经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISO（International Standardizatio

21、n Organization）和EIA (Electronic Industries Association)两种。 输入方式：穿孔带、磁带、磁盘、手动数据或计算机通信输入等。,准备功能指令（G指令） 辅助功能指令（M指令） F、S、T代码,第二节 编程的基础知识,三、常用功能代码,第二节 编程的基础知识,1、准备功能指令（G指令） P22 表2-3 用于建立机床加工机能，规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作，分模态代码和非模态代码。 模态代码（续效代码）：一经使用，便保持有效到以后的程序段中，遇同组代码失效。 非模态代码（非续效代码）：只在本程序段有效。 书写格式： G_

22、 _ (0099 , G_ _ _) 例：N001 G00 X30 Y40 Z0; N005 Z-10; N007 G00 G92 X80 Y70 ; N009 G01 G41 X50 Y50 Z0;,表2-3 准备功能G代码,第二节 编程的基础知识,2、辅助功能指令（M指令） 功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、 停冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等 组成：M后带23位数字组成，共有1001000种。有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。 书写格式： M_ _ ( 0099 ) M00程序停止（无条件停止）； M01计划停止； M02程序结束； M03，M04，M05主轴

23、正转，反转，停转； M06换刀指令，用于加工中心换刀前的准备动作； M07，M08 冷却液开； M09 冷却液停； M10，M11 运动部件的夹紧与松开； M19主轴定向停止； M30程序结束，与M02基本相同，不同之处是，光标返回程序头位置，不管M30后是否还有其他程序段。换工件时用。,第二节 编程的基础知识,3、F、S、T代码 F代码：进给功能，续校代码，mm/min(进给速度)、mm/r(转速) 编码法： F带两位数字，如F05, F36等。后面所带的数只是一个代码，它与某个（系统规定的速度值）速度值相对应，换而言之，这种指令所指定的进给速度是有级的，速度值序既可等差数列，也可能是等比数

24、列； 直接指定法：F后带若干位数字，如F150, F3500等。后面所带的数字表示实际的速度值，上述两个指令分别表示F=150mm/min；F=3500mm/min。 用G98, G99指定。,第二节 编程的基础知识,3、F、S、T代码 S代码：主轴转速控制指令，两种指令格式 一种是S*，用S和其后的两位数选择主轴速度。这个两位数是主轴转速的编码，不同编码表示主轴不同的转速级。如S12为主轴的第十二级转速。此时，机床主传动为有级变速。 另一种是S*，用S和其后的四位数直接指令主轴的转速。如S2000为指令主轴转速为2000r/min，此时，机床主传动为无级变速。指令了S代码后，主轴转与不转，是

25、正转还是反转，转后是否停止，由控制主轴旋转的M代码决定。在刀具旋转的机床中，主轴旋转单位一般采用r/min，但在工件旋转的机床中，可以采用m/min，此时为恒线速度控制。 模态指令，S指令只有在主轴速度可调时有效。,第二节 编程的基础知识,3、F、S、T代码 T代码：刀具功能代码 指令格式：T* *。 用T及后面的四位数分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。当机床上装有刀库时，使用该指令，使被指令的刀具处在换刀位置上。 如T0202，执行该指令，将编号为T02的刀具转到换刀位，同时将刀补表中的02号刀偏值读入到数控系统中。再用换刀指令，将其交换到加工位置上。,第二节 编程的基础知识,3、F、S、T

26、代码 T代码：刀具功能代码 指令格式：T* *。 用T及后面的四位数分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。当机床上装有刀库时，使用该指令，使被指令的刀具处在换刀位置上。 如T0202，执行该指令，将编号为T02的刀具转到换刀位，同时将刀补表中的02号刀偏值读入到数控系统中。再用换刀指令，将其交换到加工位置上。,第二节 编程的基础知识,四、数控机床的常用工作模式,也称加工模式（Machine），在该模式下可以自动运行程序对工件进行切削加工。,点动进给模式，也有称“寸动”。用于点动移动工作台或刀架，主要在机床调整和对刀时使用。,也称步进进给模式，倍率有1、10、100三种，主要在机床调整和对刀时使用。

27、,MDI（Manual Data Input，MDAManual Data Automatic）是一种可执行写入部分程序段的模式，主要用于对单一运动部件的编程运动控制，因此，有称“单动”，对程序没有完整性要求。,该模式用于建立、编辑用户的数控加工程序。,在有些机床上，该模式代替MDI模式；而某些机床上，该模式为外部程序在线加工。,第二节 编程的基础知识,四、数控机床的常用工作模式模块功能,该模块用于对数控加工程序的运行和管理，在自动、编辑模式下调用。,该模块用于对数控加工程序进行仿真检查，在加工模式下调用。,该模块用于刀具参数及补偿、工件坐标系偏置设置，在MDI模式下调用。,该模块用于数控系统

28、参数的设置，一般在MDI模式下调用。,该模块用于显示刀位点的各种瞬时坐标位置，在自动、手动、MDI模式下均可调用。,第二节 编程的基础知识,四、数控机床的常用工作模式参数设定,1、简述代码（指令）的分类。 2、名词解释：坐标轴、坐标系、机床原点、工件原点； 3、 试说明坐标系与工件坐标系各自的功用，以及它们的相互关系和如何确定它们的相互关系。,第二章 习题与思考题,第三节 常用准备功能指令的编程方法,与坐标系相关的指令 运动控制指令 与刀具补偿有关的指令T功能 其他指令,常用准备功能指令,第三节 常用准备功能指令的编程方法,第三节 常用准备功能指令的编程方法,一、与坐标系相关的指令 G90/G

29、91、G92、G17 G19 1. G90、G91绝对坐标指令与增量坐标指令 G90绝对坐标指令，表示程序中的编程尺寸是在某个坐标系下按其绝对坐标给定的。 G91增量坐标指令，表示程序中编程尺寸是相对于本段的起点，即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量，故G91又称增量坐标指令。,注意： 这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下（即无G90又无G91），默认是在G90状态下。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,1. G90、G91绝对坐标指令与增量坐标指令 例：编制如图所示的移动量。 绝对尺寸指令： G90 G01 X30 Y50； 增量尺

30、寸指令： G91 G01 X20 Y30； 或 G01 U20 V30；,第三节 常用准备功能指令的编程方法,2. G92坐标系设定指令（数控镗铣床类机床） 通过设定刀具起点（对刀点）与工件坐标系原点的相对位置关系来建立工件坐标系，在程序中，利用G92指令及刀具当前位置，建立新的工件坐标系。（ G50 、G54） 编程格式： G92 X a_ Y_b Z_c_ a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的坐标值,图说明： 1 车削编程时，X尺寸字中数值一般用坐标值的2倍，即用回转中心直径值编程； 2 该指令程序段要求坐标值X、Z必须齐全，不可缺少，并且只能使用绝对坐标值，不能使用增量坐标值；

31、3 在一个零件的全部加工程序中，根据需要，可重复设定或改变编程原点。,例 设置如图所示工件坐标系。 坐标系设定指令：G92 X400 Z200；,2. G92坐标系设定指令,第三节 常用准备功能指令的编程方法,G92程序段用在整个程序的最前面，也就是说，在程序开始的时候首先定义工件坐标系。G92后的数值是指主轴上刀具的基准点在新坐标系中的坐标值。 G92指令只是设定工件坐标系原点位置，执行该指令后，刀具（或机床）并不产生运动，仍在原来位置。在执行G92指令前，刀具必须放在程序所要求的位置上，如果刀位点与设定值有误差时可用刀具补偿指令补偿其差值。 编程时，通过G92指令将工件坐标系的原点告诉数控

32、装置，并把这个值记忆在数控装置的存储器中。执行该指令后就确定了起刀点与工件原点的相对位置。,2. G92坐标系设定指令,第三节 常用准备功能指令的编程方法,执行G92指令时，机床不动作，即X、Y、Z轴均不移动。但CRT显示器上的坐标值发生了变化。以下图为例，在加工工件前，用手动或自动的方式，令机床回到机床零点。此时，刀具中心对准机床零点(图a)，CRT显示各轴坐标均为0。当机床执行G92 X-10 Y-10后，就建立起了工件坐标系(图b)。即刀具中心(或机床零点)应在工件坐标系的X-10 Y-10处，图中虚线代表的坐标系，即为工件坐标系。Ol为工件坐标系的原点，CRT显示的坐标值为X-10.0

33、00 Y-10.000，但刀具相对于机床的位置没有改,变。在运行后面的程序时，凡是绝对尺寸指令中的坐标值均为点在X1-O1-Y1这个坐标系中的坐标。,注：（1）利用G92来改变工件坐标系的程序点，加工零件的不同部位，又称为浮动坐标系； （2）机床断电后，工件的原点自动消失； （3）工件坐标系的原点随刀具的起始点变化而变化。 （4）G92指令格式是独立程序段，机床无进给运动。 （5）工件坐标系原点可通过G92指令格式由机床自动算出。 （6）程序结束之前必须回到对刀点，否则会发生坐标偏移错误。 用G92设定工件坐标系，在开始加工前，刀具的起始点必须人为地移动到G92后的XYZ位置处，才能顺利进行切

34、削加工。采用G92指令来建立工件坐标系，在自动加工中若发生断电，继续加工需重新对刀。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,2. G92坐标系设定指令,如何用G92建立工件坐标系？ 对刀是关键，步骤如下： （1）通过试切，使刀位点分别获得工件坐标系原点在机床坐标系中的绝对值（X偏,Z偏）； （2）将工件坐标系原点在机床坐标系中的绝对坐标值（X偏,Z偏）与G92指令后续坐标值（X，Z）相加，得到对刀点（起刀点）在机床坐标系中的绝对坐标值（X偏+X,Z偏+Z）； （3）在手动方式或在MDI方式下，移动机床到起刀点（X偏+X,Z偏+Z）位置，即完成坐标系建立。在MDI方式下输入：G00 X Z F ；

35、 （4）把机床的工作方式切换成自动或单段，再在机床运行控制区按下循环启动。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,2. G92坐标系设定指令,X、Z 取值原则：1)、方便数学计算和简化编程；2)、容易找正对刀；3)、便于加工检查；4)、引起的加工误差小；5)、不要与机床、工件发生碰撞；6)、方便拆卸工件；7)、空行程不要太长；,2. G92坐标系设定指令,第三节 常用准备功能指令的编程方法,3. G17, G18，G19坐标平面设定指令 G17：指定零件进行xy平面加工 G18：指定零件进行zx平面加工 G19：指定零件进行yz平面加工 注：默认值为G17 两维平面不必设定（如数控车床）,第三节

36、 常用准备功能指令的编程方法,二、运动控制指令 G00，G01，G02/G03，G04 1. G00快速点定位指令 使刀具以点位控制方式从刀具所在点以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。 编程格式：G00 X_ Y_ Z_ ； 注 意： G00运动轨迹视具体数控机床而议； G00的程序段不需要指定进给速度F，如果指定了，无效； G00移动的速度已由机床生产厂家设定好，一般不允许修改。,注意：G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易干涉。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,2. G01直线插补指令 G01用以指令两个坐标(或三个坐标)以联动的方式，按程序段中规

37、定的进给速度F，插补加工出任意斜率的直线。 编程格式：G01 X_ Y_ Z_ F_；,说 明： 刀具的当前位置是直线的起点，在程序段中指定的是终点的坐标值； G01程序段中必须指定进给速度F； G01与F都是续效指令。,G01,G01 X50 Z-70 F150,G01,G01 X81 Z-70,G00,G00 X81 Z0,G00,G00 X50 Z0,Z,X,O,G01代码编程（相对坐标） N001 G92 X28 Y20； N004 X8 Y-8； N002 G91 G00 X12 Y0 N005 X16 Y20 M05 T00； S200 M03 T01 ； N006 G00 X12

38、 Y0 M02； N003 G01 X24 Y12 F100；,G01代码编程（绝对坐标） N001 G92 X28 Y20； P N002 G90 G00 X16 Y20 S200 M03 T01；A N003 G01 X8 Y8 F100； B N004 X0 Y0； O N005 X16 Y20 M05 T00； A N006 G00 X28 Y20 M02； P,第三节 常用准备功能指令的编程方法,3. G02、G03圆弧插补指令 G02：顺时针圆弧插补。 G03：逆时针圆弧插补。,顺、逆方向判别规则： 沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向观察，来判别圆弧的顺、逆时针方向。,第

39、三节 常用准备功能指令的编程方法,3. G02、G03圆弧插补指令,3. G02、G03圆弧插补指令 程序段格式 ： 当采用圆心坐标（i、j、k）编程： X、Y、Z为圆弧终点坐标的值， i、j、k为圆心坐标减去圆弧起点坐标的值； 半径R编程： X、Y、Z为圆弧终点坐标的值， R为半径值，小于或等于180度圆弧用+R，大于180度圆弧用-R编程。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,R表示法：用半径R带有符号的数值来表示： AB180 ：R 0 R100； AB180 ：R 0 R-100,说明： 1. 具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定。 2. G00, G01, G02, G03是同组续

40、效指令，缺省值G01。 3. 本段终点若与上一段终点位置相同，即起点与终点最终没有相对位移，则可省略不写。 4. 用半径R编程时，不能用于整圆。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,3. G02、G03圆弧插补指令,用绝对坐标编程,用增量坐标编程,按象限编程,N001 G92 X0 Y0 ; 定义坐标系 N002 G90 G00 X20 Y0 S200 M03 T01; A N003 G03 X0 Y20 I-20 J0 F100 ; 第一象限 N004 X-20 Y0 I0 J-20 ; 第二象限 N005 X0 Y-20 I20 J0; 第三象限 N006 X20 Y0 I0 J20; 第

41、四象限 N007 G00 X0 Y0; O N008 M30；,N001 G91 G00 X20 Y0 S200 M03 T01; N002 G03 X-20 Y20 I-20 J0 F100; N003 X-20 Y-20 I0 J-20;,第三节 常用准备功能指令的编程方法,N004 X20 Y-20 I20 J0; N005 X20 Y20 I0 J20 ; N006 G00 X-20 Y0 M02;,用绝对坐标编程:,用增量坐标编程:,跨象限编程,N001 G92 X0 Y0 ； 坐标系 N002 G90 G00 X20 Y0 S200 M03 T01 ； A点 N003 G03 X2

42、0 Y0 I-20 J0 F100；整圆 N004 G00 X0 Y0 M02 ； O点,N001 G91 G00 X20 Y0 S200 M03 T01 ； N002 G03 X0 Y0 I-20 J0 F200； N003 G00 X-20 Y0 M02 ；,第三节 常用准备功能指令的编程方法,用绝对坐标编程:,用增量坐标编程:,N001 G92 X0 Y18 ；坐标系 N002 G90 G02 X18 Y0 R18 F100 S300 M03 ； C1 N003 G03 X68 Y0 R25 ；B N004 G02 X88 Y20 R-20 M02 ；,N001 G91 G02 X18

43、Y-18 R18 F100 S300 M03 ； N002 G03 X50 Y0 R25 ； N003 G02 X20 Y20 R-20 M02 ；,第三节 常用准备功能指令的编程方法,编出加工如图所示零件程序。 使用绝对值且R方式:,O0100 N0010 G92 X0 Y0； 定义坐标系 N0020 G90 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03； A N0030 G01 X-80 Y-40 F200； B N0040 G01 X-80 Y-20； C N0050 G02 X-40 Y20 R40 F100；D N0060 G03 X20 Y80 R60； E N007

44、0 G01 X40 Y80 F200； F N0080 Y-40； A N0090 G00 X0 Y0 M02 ； O,第三节 常用准备功能指令的编程方法,O0200 N0010 G92 X0 Y0； N0020 G91 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03；A N0030 G01 X-120 Y0 F200； B N0040 X0 Y20； C N0050 G02 X40 Y40 I40 J0 F100； D N0060 G03 X60 Y60 I0 J60； E N0070 G01 X20 F200； F N0080 Y-120； A N0090 G00 X-40 Y

45、40 M02； O,第三节 常用准备功能指令的编程方法,使用增量值且I、J方式,4. G04暂停（延时）指令 使刀具作短时间无进给光整加工，用于车槽、钻孔到孔底、镗平面、锪孔等对粗糙度有要求的场合。经过指令的暂停时间，再继续执行下一程序段。 程序格式为：G04 ：地址符，一般用X、U（s）或P（ms）、F， 为暂停时间，单位为s或ms; 也可以是刀具或工件的转数。如：G04 X10 ；（10）表示暂停10s。,N001 G91 G01 Z-7 F60 S300 M03； N002 G04 X5.0； N003 G00 Z7 M02；,注意：G04为非续效指令，只在本程序段有效。,第三节 常用准

46、备功能指令的编程方法,三、与刀具补偿有关的指令T功能 G40, G41, G42, G43, G44（刀具轴向的补偿与刀具半径的补偿） 1. 刀具半径补偿指令（G41、G42、G40-模态指令） 刀具半径补偿概念：实际的刀具都是有半径的。使刀具的刀尖沿零件轮廓曲线加工，刀位点的运动轨迹即加工路线应该与零件轮廓曲线有一个半径值大小的偏移量，如图所示。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,刀具圆弧半径对加工精度的影响,G41为刀具左补偿：指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的左边； G42为刀具右补偿：指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的右边； G40为取消刀补。,X Y D；,D功能字指定

47、刀具半径补偿值寄存器的地址号，补偿值在加工前用MDI方式输入相应的寄存器，加工时由D指令调用。,使刀具的刀位点正确运动有两种方式： 加工前计算出刀位点运动轨迹，再编程加工； 按零件轮廓的坐标数据编程，由系统根据工件轮廓和刀具半径R自动计算出刀具中心轨迹。 实际可取的是后者。,刀具半径补偿功能的作用就是要求数控系统能根据工件轮廓和刀具半径自动计算出刀具中心轨迹，在加工曲线轮廓时，只按被加工工件的轮廓曲线编程，同时在程序中给出刀具半径的补偿指令，就可加工出具有轮廓曲线的零件，使编程工作大大简化。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,1. 刀具半径补偿指令,第三节 常用准备功能指令的编程方法,1.

48、刀具半径补偿指令,第三节 常用准备功能指令的编程方法,刀具半径补偿执行过程一般分为三步： (1) 刀具补偿建立：刀具从起点接近工件，刀具中心轨迹由G4l或G42确定，从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀具半径。 (2) 刀具补偿进行：在刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。 (3) 刀具补偿撤消：刀具中心轨迹从与编程轨迹相距一个刀具半径值过渡到与编程轨迹重合，回到起刀点。,如图所示，刀具半径补偿示例，利用G41指令，刀具中心将沿图中虚线移动。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,1. 刀具半径补偿指令,例：铣削加工如图所示的轮廓，采用20mm的立式铣刀。 O

49、0010 N010 G92 X0 Y0； 工件坐标系,N020 G91 G00 G42 X70 Y40 D01 S800 M03 M08； A N030 G01 X80 Y0 F100； B N040 G03 X40 Y40 I0 J40；C N050 G01 Y60； D N060 X-20； E N070 G02 X-80 I-40； F N080 G01 X-20； G N090 Y-100； A N100 G00 G40 X-70 Y-40 M05 M09 M02； O,第三节 常用准备功能指令的编程方法,1. 刀具半径补偿指令,用于刀具轴向（Z方向）补偿，可使刀具在Z方向上的实际位移

50、大于或小于程序给定值。即：,书写格式：,Z H；,其中：Z值是程序中给定的坐标值，H值是刀具长度补偿值寄存器的地址号。 执行结果：（如图所示） 正偏置：G43 Z实际值=Z指令值+（H） 负偏置：G44 Z实际值=Z指令值-（H） G40为取消刀补。,G43为刀具正偏置指令，用于刀具的实际位置正向偏离编程位置时的补充（或称刀具伸长补偿）,2. G43、G44刀具长度补偿指令,四、其他指令 G80、G81G89固定循环指令 在用NC机床上加工零件，一些典型加工工序，如钻孔、攻丝、深孔钻削、切螺纹等，所完成的动作循环十分典型，将这些动作预先编好程序并存储在存储器中，并用相应的G代码来指令。固定循环

51、中的G代码所指令的动作程序，要比一般G代码所指令的动作要多得多，因此使用固定循环功能，可以大大简化程序编制。,第三节 常用准备功能指令的编程方法,G80取消固定循环 G81钻孔、中心孔 G82扩孔,G83深孔 G84攻丝 G85G89镗孔,编程格式： G8X X Y Z R Q P F L,第三节 常用准备功能指令的编程方法,固定循环指令：,第二章 编程实例直线插补指令编程,%0001 N1 G92 X100 Z10; （坐标系，定义对刀点位置） N2 G00 X16 Z2 M03; （移到倒角延长线，Z轴2mm处） N3 G01 U10 W-5 F300; （倒3*45角） N4 Z-48;

52、 （加工直径26外圆） N5 U34 W-10; （切第一段锥）,N6 U20 Z-73; （切第二段锥） N7 X90; （退刀） N8 G00 X100 Z10; （回对刀点） N9 M05; （主轴停） N10 M30;,第二章 编程实例圆弧插补指令编程,N6 G02 X26 Z-31 R5; （加工R5圆弧段） N7 G01 Z-40; （加工直径26的外圆） N8 X40; （退刀） N9 G00 Z5 M05; （回对刀点） N10 M30；,%0002 N1 G92 X40 Z5; （设定坐标系，定义对刀点位置） N2 M03 S400; （主轴速度400r/min） N3 G0

53、0 X0; （到达工件中心） N4 G01 Z0 F60; （进给接触工件毛坯） N5 G03 U24 W-24 R15; （加工R15圆弧段）,（40,5）,G01 倒角功能 G01除了车直线外，能倒圆角，格式： G01 X_ Z_ R_ F_ 式中：X、Z是圆角两条切线的交点坐标。如果R改为C，直线倒角。 注： 1）圆弧倒角：指令刀具从A点到B点，然后到C点（图示）。 X、Z：在G90时，是两相邻直线的交点，即G点坐标值。 在G91时，是G点相对于起始直线轨迹的始点A点的移动 距离。R：倒角圆弧的半径值。 2）直线倒角：指令刀具从A点到B点，然后到C点（图示）。 X、Z： 在G90时，是两

54、相邻直线的交点，即G点坐标值； 在G91时，是G点相对于起点直线轨迹的始点A点的移动 距离。C：是倒角终点C相对于倒角起始点A的距离。,第二章 编程实例,第二章 编程实例倒角编程,N50 U39 W-14 C3; （倒边长为3等腰直角） N60 W-34; （加工直径65外圆） N70 X70; N80 G00 U0 W80; （回到编程规划起点） N90 M30;,%0003 N10 G92 X70 Z10; （设立坐标系，定义对刀点位置） N20 G00 X0 Z0 S400 M03; （移到工件前端面） N30 G01 U26 C3 F100; （倒3*45直角） N40 W-22 R3

55、 （倒R3圆角）,G01倒角格式： G01 X_ Z_ R_ F_ 式中：X、Z是圆角两条切线的交点坐标。如果R改为C，倒斜角。,第四节 数控编程的工艺处理,第四节 数控编程的工艺处理,工艺处理包括以下内容： 数控加工工艺设计: 数控加工工艺内容的选择； 数控加工工艺性分析； 数控加工工艺路线的设计。 合理选择对刀点、换刀点； 合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量。,第四节 数控编程的工艺处理工艺设计,一、数控加工工艺设计 1.数控加工工艺内容的选择 适于数控加工的内容： 在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容； （2）通用机床难加工、质量也难以保证的

56、内容应作为重点选择内容； （3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。,1.数控加工工艺内容的选择 不适于数控加工的内容下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。 此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，

57、要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。,第四节 数控编程的工艺处理工艺设计,2.数控加工工艺性分析 尺寸标注应符合数控加工的特点在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准标注尺寸。 几何要素的条件应完整、准确在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。,第四节 数控编程的工艺处理工艺设计,2.数控加工工艺性分析 定位基准可靠 在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台作为定

58、位基准。如图a所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如图b所示。在完成定位加工后再除去。,a)改进前的结构,b)改进后的结构,第四节 数控编程的工艺处理,2.数控加工工艺性分析 统一几何类型及尺寸零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜像加工功能来编程，以节省编程时间。,第四节 数控编程的工艺处理,3.数控加工工艺路线分析 数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工 序一般都穿插于零件加工的